El área montañosa situada en el sector meridional de la provincia argentina de Buenos Aires, con centro en la ciudad y partido de Balcarce, que le dan nombre. Forman parte del sistema de Tandilia y se ordenan a lo largo de todo el borde sur-suroeste del mismo, en una hilera discontinua que se extiende en arco, brevemente convexo hacia el sur.
Están compuestas de elevaciones tabulares de areniscas y cuarcitas paleozoicas, más o menos desmembradas por la erosión. A veces, estos bloques aparecen reducidos a pequeños trozos aislados, cónicos o redondeados, y se encuentran dispersos o aislados en medio de la llanura. Desde la población de Chillar hasta Balcarce, las principales alineaciones son: la sierra Larga, con su punto culminante en el cerro Sombreo (428 m); la sierra Chata; Bachicha; Cinco Cerros y la sierra del Volcán.
La hidrografía de las sierras drena hacia el este a través de los arroyos Grande y del Junco, que desaguan en la laguna Mar Chiquita. Hacia el sur, las aguas se escurren a través del arroyo Tamanqueyú, afluente del río Quequén Grande, que desagua en el océano Atlántico.